## Karakterisasi Fisik Pati Tapioka Modifikasi Gabungan Hidroksipropilasi dengan Fosfat-Ikat Silang
Physical Characteristics of Double Modified Tapioka Starch with Hydroxypropylation and Phosphate Cross-Linked
Didah Nur Faridah 1)* , Ali Thonthowi 2)
1) Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor
2) Program Studi Teknologi Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor
Abstract . Native  tapioca  starch  has  limited  application  in  food  industry  due  to  its  physicochemical characteristics  that  are  not  suitable  for  processing  conditions,  such  as  unstable  at  high  temperature heating, acidic conditions, stirring, and undergoing syneresis. This deficiency can be overcome by applying a  dual  modification  involving  hydroxypropylation  and  cross-linking  with  phosphates.  In  this  study, modification was carried out by hydroxypropylation using propylene oxide (8, 10, and 12%), followed by cross-linking with a combination of sodium tripolyphosphate (STPP) and sodium phosphate (STMP) with a ratio of 2%: 5%. The modified tapioca starch had water content of 7.82-8.19% with a pH value of 7.04- 7.26, and phosphorus resiude of <0.4%. There were no change in starch granules and type of cristallline (A-tyype)  of  starch  modifications.  The  dual  modified  starch  with  the  addition  of  10%  propylene  oxide concentration  with  a  mixture  of  STMP  :  STTP  ratio  (2%:5%  was  selected  to  have  acceptable physicochemical  properties.  It  showed  lowered  pasting  temperature,  minimum  break  down  viscosity, increased peak and setback viscosity compared to that of native starch. The modified tapioca starch also showed more heat stable and stirring resistant than that of native tapioca starch.
Keywords: crosslinking, double modification, hidroksipropilation, tapioka starch
Abstrak. Pemanfaatan  pati  tapioka  alami  terbatas  di  industri  pangan,  karena  memiliki  karakteristik fisikokimia yang kurang sesuai dengan kondisi proses. Oleh karena itu, pati alami biasanya dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan proses, seperti tidak tahan pemanasan  suhu tinggi, kondisi asam, pengadukan, dan mengalami sineresis. Kekurangan ini dapat diatasi dengan menerapkan modifikasi ganda yang melibat- kan  proses  hidroksipropilasi  dan  ikat-silang  dengan  fosfat.  Dalam  penelitian  ini,  modifikasi  dilakukan dengan  hidroksipropilasi  menggunakan  propilena  oksida  (8,  10, dan  12%),  yang  dilanjutkan  ikat  silang dengan kombinasi sodium tripolifosfat (STPP) dan sodium fosfat (STMP) dengan rasio 2%:5%. Setelah adanya  modifikasi,  kadar  air  pati  menurun  menjadi  7.82%-8.19%  dengan  nilai  pH  kisaran  7.04-7.26. Semua perlakuan modifikasi pati menghasilkan kadar fosfor <0.4%. Tidak ada perubahan bentuk granula pati dan tipe kristalin (tipe  A) sebelum dan sesudah  modifikasi.  Perlakuan  terbaik didapatkan pada pati tapioka  yang  dimodifikasi  ganda  dengan  penambahan  konsentrasi  propilen  oksida  sebesar  10%  dengan campuran  rasio  STMP  :  STTP  (2%:5%).  Tapioka  termodifikasi  yang  dihasilkan  mengalami  penurunan suhu  awal  gelatinisasi  dan  viskosistas break  down, serta  peningkatan  viskositas  puncak  dan  viskositas setback dibandingkan tapioka kontrol. Pati tapioka termodifikasi juga lebih tahan panas dan lebih stabil oleh proses pengadukan dibandingkan pada tapioka alami.
Kata Kunci: hidroksipropilasi, ikat silang, modifikasi ganda, pati tapioka 1
Aplikasi  Praktis. Hasil  penelitian  ini  menghasilkan  pati  tapioka  termodifikasi  ganda,  yaitu  hidrok- sipropilasi dan ikat  silang dengan  menggunakan propilena oksida dan campuran  STTP dan STMP. Pati tapioka hasil modifikasi ganda tersebut memiliki sifat tahan panas dan tahan pengadukan sehingga dapat diaplikasikan sebagai pengental pada produk pangan yang mengalami proses pemanasan.

## PENDAHULUAN
Pati  merupakan  salah  satu  komponen  ingredien bahan  pangan  dengan  aplikasi  industri  yang  luas.  Pati tersusun  atas  polisakarida  dari  molekul  α-D-glukosa. Molekulnya terdiri atas fraksi amilosa linear dan amilo-
Korespondensi: didah_nf@apps.ipb.ac.id
pektin  yang  bercabang  (Atichokudomchai et  al. 2000; Beninca et  al. 2008).  Kedua  molekul  tersebut  berperan atas sifat fisik dan kimia pada pati yang berpengaruh pada tingkat  kelarutan  dan  pembengkakan  granula  pati.  Pati alami  memiliki  aplikasi  industri  yang  terbatas  karena sifatnya  yang  tidak  tahan  terhadap  panas  dan  tegangan
geser,  serta  cepat  mengalami  retrodragasi  dan  sineresis. Oleh karena itu, dilakukan berbagai modifikasi pada pati alami  untuk  mengoreksi  satu  atau beberapa  kekurangan pada  sifat  fungsional  pati  agar  aplikasinya  lebih  luas (Neelam et al. 2012).
Teknik modifikasi pada pati dapat dilakukan dengan beberapa  metode,  salah  satunya  dengan  menerapkan modifikasi ganda menggunakan proses hidroksipropilasi dan  ikat  silang.  Modifikasi  ganda  hidroksipropilasi  dan ikat  silang  secara  signifikan  memengaruhi  komposisi amilosa dan amilopektin pada pati (Maulani et al. 2013). Modifikasi  ganda  ini  juga  mengubah  sifat  pati  alami seperti  meningkatkan  viskositas  puncak,  kemampuan mengembang, kejernihan, kelarutan serta dapat menurun- kan tingkat sineresis pada pati (Haq et al. 2019).
Modifikasi pati  menggunakan proses hidroksipropi- lasi melibatkan reaksi eterifikasi dengan propilena oksida dalam  katalis  basa.  Hidroksipropil  (-OCH 2 CH 2 CH 3 ) dapat mensubstitusi rantai hidroksil pati, sehingga ikatan hidrogen antar dan intra-molekul pati akan melemah. Hal ini dapat menyebabkan rantai pati menjadi lebih fleksibel pada daerah amorfnya (Greenwood et al. 1977). Berda- sarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  oleh  Moin et  al. (2017)  terhadap  kestabilan  tekstur  puding  beras  pada penyimpanan  4 o C  selama  tiga  hari  menyatakan  bahwa penggunaan  pati  beras  termodifikasi  hidroksipropilasi terbukti  dapat  mempertahankan  tekstur  keras  pada pudding serta  dapat  meningkatkan  kejernihan  pasta hingga  3.7%  pada  penyimpanan  hari  ke-7.  Selain  itu, menurut Senanayake et al. (2014), substitusi hidroksipro- pil  secara  signifikan  dapat  meningkatkan  kelarutan  pati dalam air,  meningkatkan stabilitas gel pati, serta  menu- runkan suhu gelatinisasi pati ubi jalar.
Modifikasi  secara  ikat-silang  dapat  mempertahan- kan  ikatan  hidrogen  pada  granula  pati  dengan  ikatan kimia  yang  berfungsi  sebagai  jembatan  antar  molekul pati. Faktor penting yang harus diperhatikan dalam reaksi ikat  silang  adalah  komposisi  reagen,  konsentrasi,  pH, waktu, dan suhu reaksi (Hirsch dan Kokini 2002). Visko- sitas  pada  pati  akan  lebih  stabil  apabila  dalam  proses modifikasi  ikat  silang  ditambahkan  campuran  sodium tripolifosfat (STPP) dan sodium fosfat (STMP) (Lim dan Seib 1993). Penggunaan kedua bahan ini pada modifikasi pati oat terbukti dapat meningkatkan kapasitas pembeng- kakan granula pati, serta lebih cepat mencapai viskositas puncak pada suhu tinggi (Berski et al. 2011).
Salah  satu  faktor  penting  yang  mempengaruhi  sifat fungsional pati modifikasi adalah jenis pati. Pati tapioka memiliki  keunggulan  dibandingkan  dengan  pati  jenis lainnya  seperti  pada  tingkat  kelarutannya  serta  kemam- puan mengembang yang lebih tinggi karena ukuran gra- nula yang besar (Pomeranz 1991; Wurzburg 1989). Ber- dasarkan sifat tersebut, tapioka sesuai untuk dimodifikasi dengan  proses  metode  ganda  dengan penerapan hidrok- sipropilasi yang digabungkan dengan ikat silang. Penggu- naan propilen oksida 12% dikombinasikan dengan STMP 3%  :  STPP  6%  dapat  menghasilkan  granula  pati  yang lebih berpori, dan merubah pola kristalinnya (Maulani et al. 2013). Maulani et al. (2019) menyatakan bahwa pati
jagung  putih  yang  dimodifikasi  ganda  dengan  hidroksi- propilasi digabungkan dengan ikat silang dapat memper- cepat waktu gelatinisasi, kejernihan pasta, dan menurun- kan sineresis sebesar 47.33% akan maksimal jika meng- gunakan rasio konsentrasi STMP: STPP sebesar 2%:5%. Oleh  karena  itu,  kombinasi  modifikasi  tersebut  dapat diterapkan pada pati tapioka.
Berdasarkan  berbagai  keunggulan  dari  pati  termo- difikasi  ganda  dengan  hidroksipropilasi  dan  fosfat  ikat- silang  yang  telah  disampaikan,  penelitian  ini  bertujuan untuk menghasilkan pati termodifikasi ganda yang memi- liki  karakteristik  fisikomia  yang  sesuai  kondisi  pengo- lahan.  Informasi  tersebut  dapat  dijadikan  sebagai  dasar pengembangan ingredien bahan pangan yang dapat mem- perluas aplikasi penggunaan tapioka termodifikasi.

## BAHAN DAN METODE

## Bahan
Pada  penelitian  ini  bahan  yang  digunakan  adalah singkong kultivar UJ-5 dengan umur panen 10 bulan. Pati tapioka dimodifikasi dengan menggunakan bahan-bahan sebagai  berikut  propilena  oksida  (Sigma-Aldrich  Che- mical,  USA),  sodium  tripolifosfat  (STPP)  dan  sodium trimetafosfat  (STMP)  (Sigma-Aldrich  Chemical,  USA), Na 2 SO 4 (Merck,  Germany),  HCl  (Merck,  Germany), NaOH  (Merck,  Germany),  H 2 SO 4 (Merck,  Germany), natrium fosfat dihidroksi (Na 2 H 2 PO 4 ) (Merck, Germany), sedangkan  pengujian  kadar  fosfat  menggunakan  reagen vanadat-molibdat (Merck, Germany).
Penelitian ini alat yang digunakan terdiri dari untuk pengujian kimia menggunakan spektrofotometer UV-Vis spectronic  20D+  (Hitachi  U-2900,  Jepang).  Pengujian fisik menggunakan mikroskop polarisasi, Scanning Elec- tron  Microscope (SEM)  (Hitachi  TM3030,  Jepang), Rapid Visco Analyzer (RVA) (Tecmaster, Australia) dan difraksi  sinar-X  (Miniflex  600  Nal  scintillator,  Rigoku Jepang). Peralatan lainnya adalah penggiling tepung, sen- trifus, water  bath ,  oven  (H.ORTH  6700,  German) pH meter,  blender,  refrigerator, freezer ,  termometer,  neraca analitik, ayakan 100 mesh, penangas air, mikro pipet dan alat gelas lainnya.
Ekstraksi  pati  singkong  (modifikasi  Lingga et  al. 1986)
Umbi singkong dikupas, dicuci dan dilakukan proses pemarutan  dengan  mesin  pemarut . Air  suhu  ruang  (20- 25 o C)  ditambahkan  pada  parutan  singkong  tersebut sebanyak  1:3.5,  selanjutnya  dilakukan  proses  penya- ringan dengan menggunakan ayakan untuk menghasilkan suspensi pati singkong. Pengendapan suspensi pati sing- kong dilakukan sekitar tiga jam. Endapan pati yang sudah dihilangkan  airnya,  dilarutkan  kembali  dengan  menam- bahkan air sebanyak 1:3.5 dan didiamkan sekitar 12 jam. Pada  akhir  proses  pengendapan  ini,  air  dipisahkan  dan yang diambil adalah endapan pati singkongnya. Endapan pati singkong yang diperoleh, dikeringkan dengan meng- gunakan oven pada suhu 40 o C sekitar selama 8 jam sam-
pai diperoleh kadar air pati singkong hingga 12.0-14.0%. Pati  singkong  yang  sudah  dikeringkan  dengan  oven, diayak dengan saringan ukuran 100 mesh. Sebagian pati hasil ekstraksi ini dianalisis sebagai pati kontrol.
Modifikasi  gabungan  hidroksipropilasi  dan  ikat silang (Modifikasi Wattanacant et al . 2003; Aziz et al . 2004)
Pati  singkong  sebanyak  100  g  basis  kering,  dibuat suspensi 40% (b/v) dengan menggunakan natrium sulfat 10%.  Suspensi  tersebut  perlahan-lahan  dihomogenkan dan nilai pH-nya dinaikkan menjadi 10.5 dengan penam- bahan NaOH konsentrasi 5%. Larutan propilena oksida 8, 10,  dan  12%  (v/b)  ditambahkan  kemudian  dilakukan pengadukan  secara perlahan  sekitar  30  menit  pada kon- disi suhu ruang (20–25 o C). Setelah itu suspensi pati terse- but  diletakkan  pada  inkubator  goyang  (suhu  40 o C;  200 rpm)  24  jam.  Kemudian  suspensi  pati  singkong  diberi campuran  larutan  STMP  dan  STPP  dengan  konsentrasi 2%:5%  (b/b).  Selanjutnya,  pati  tapioka  perlahan-lahan dilakukan  proses  pengadukan  kembali  sekitar  30  menit pada  suhu  ruang  (20–25 o C),  ditambahkan  HCl  untuk menurunkan nilai pH sampai 5.5. Tahap selanjutnya ada- lah, penempatan kembali suspense pati singkong tersebut inkubator goyang pada suhu 40 o C dengan kecepatan 200 rpm  selama  24  jam.  Suspensi  pati  singkong  disentrifusi pada 2000xg selama 15 menit. Endapan kemudian dipi- sahkan sebagai pati singkong termodifikasi dan dilakukan proses  pencucian  dengan  air  secara  berulang  lima  kali kemudian dilakukan pengeringan dengan oven menggu- nakan suhu 40 o C sehingga diperoleh kadar air pati tapi- oka tersebut sekitar 10.0-12.0%. Tahap akhir dari modifi- kasi ini adalah pati diayak dengan ukuran 100 mesh.
Penetapan  rendemen  pati  singkong  dan  sifat  fisiko- kimia pati
Rendemen  pati  singkong  dilakukan  dengan  mem- bandingan  berat  pati  hasil  ekstraksi  dengan  berat  umbi singkong. Penentuan sifat kimia pati terdiri dari kadar air (AOAC 2012), kadar fosfor dengan menggunakan spek- trofotometer  (metode  Vanadat-Molibdat,  AOAC  2012). Untuk penetapan sifat fisik terdiri dari analisis profil gela- tinisasi  menggunakan  RVA,  morfologi  granula  pati, kejernihan pasta, swelling power dan difraksi sinar-X.
Analisis profil gelatinisasi pati (RVA Standar 2)
Sampel ditimbang sebanyak 3 g sampel basis kering dan dimasukkan ke dalam pan RVA, ditambahkan seba- nyak 25 g air destilata. Pati singkong yang sudah diberi air, dipanaskan suhu 50 o C sampai mencapai suhu 95 o C , kecepatan yang digunakan 6 o C/menit, kemudian holding selama  lima  menit.  Dilanjutkan  dengan  fase pendi- nginan, pada kondisi ini, penurunan suhu dilakukan dari suhu  95 o C  sampai  50 o C,  dengan  pengaturan  kecepatan yaitu 6 o C/menit, holding selama dua menit. Hasil peng- ujian  dengan  RVA  adalah  diperolehnya  data  suhu  awal gelatinisasi,  viskositas  puncak,  viskositas  pada  suhu 95 o C, viskositas breakdown , viskositas setelah mencapai
suhu 50 o C, viskositas akhir setelah dipertahankan di suhu 50 o C, viskositas setback dan kestabilan pengadukan pada suhu 50 o C .

## Analisis morfologi granula (Srichuwong 2006)
Ukuran  granula  pati  (µm)  diamati  dengan  mikros- kop  polarisasi  cahaya  pada  persebaran  200x.  Preparasi sampel dilakukan dengan cara mengambil sebanyak satu sudip sampel pati kemudian dilarutkan dalam ±20 mL air. Kemudian  larutkan  diteteskan  keatas  gelas  objek  dan ditutup. Setelah itu diamati menggunakan mikroskop dan hasilnya dicetak pada film. Preparasi sampel yang dilaku- kan  sebelum  analisis  morofologi  dengan  SEM  adalah dengan  meletakkan  serbuk  pati  pada  wadah  sample dengan  isolasi double-side yang  kemudian  dilapisi dengan emas dan dimasukkan ke dalam SEM. Instrumen Scanning  Electron  Microscope (SEM)  (JOEL  JSM- 6510LA, USA) digunakan untuk mempelajari morfologi granula  pati  tapioka  sebelum  dan  sesudah  dimodifikasi dengan menggunakan skala pembesaran 500 dan 800 kali dan hasil pengamatan difoto dengan kamera digital.

## Penentuan  kadar  fosfor  (Vanadat-Molibdat,  AOAC 2012)
Pati tapioka termodifikasi ditimbang sebanyak 2-3 g ke dalam cawan, kemudian dimasukkan  ke dalam tanur listrik suhu 550 o C selama 12 jam untuk diabukan. Setelah menjadi  abu,  sampel  ditambahkan  HCl  encer  sebanyak 40-50 mL (1+1) secara bertahap. Setelah itu dipanaskan selama 60 menit, kemudian ditambahkan kembali 10 mL HCl encer (1+1) dan disaring dengan kertas saring yang ditampung dalam labu takar 100 mL. Setelah itu ditepat- kan dengan akuades.
Larutan  vanadat-molibdat  dibuat  dengan  cara  me- larutkan  20  g  ammonium  molibdat  pada  akuades  suhu 50 o C  sebanyak  400  mL  kemudian  didinginkan  hingga suhu ruang. Setelah itu pada gelas piala yang lain mela- rutkan  1  g  ammonium  vanadat  dalam  300  mL  air  suhu 100 o C kemudian didinginkan dan ditambahkan HCl pekat 140  mL  dan  diaduk  secara  perlahan.  Larutan  molibdat yang  telah  jadi  dicampur  dengan  larutan  vanadate  dan diaduk kemudian diencerkan dengan akuades sampai 1 L.
Preparasi sampel dilakukan dengan mengambil 5 mL larutan  abu  ke  dalam  labu  takar  50  mL  kemudian  di- tambahkan 20 mL akuades dan 1.25 mL pereaksi vanadat molibdat, setelah itu diencerkan dengan akuades hingga tanda tera, didiamkan 10 menit. Setelah itu dikur absor- bansi  dengan  spektrofotometer  panjang  gelombang  400 nm.  Kadar  fosfor  pada  sampel  dihitung  dengan  persa- maan sebagai berikut:
Kadar  P 2 O 5 (%)  =  [(Absorbansi-b  x  V  x  larutan  abu  x 0.1)/a] / W Kadar P (%) = (Kadar P 2 O 5 x BM P) / BM P 2 O 5
dimana,  a  =  slope  kurva  kalibrasi,  b  =  intercept  kurva kalibrasi, W = berat sampel pada saat pengabuan (g)

## Derajat substitusi (Matos dan Perez 2003)
Derajat  substitusi  dihitung  berdasarkan  persamaan yaitu: S = 162 x kadar P basis kering (%)/ [3100-(102 x kadar P basis kering)].
Kejernihan pasta (Maulani et al. 2013)
Larutan  pati  singkong  1%  dipanaskan  dan  diaduk dalam water  bath suhu  95 o C  sekitar  30  menit,  dilanjut- kan dengan proses pendinganan hingga suhu 25 o C selama satu jam. Kejernihan pasta pati singkong dilihat dari per- sen transmitan pada panjang gelombang 650 nm dengan spektrofotometer.  Persen  transmitan  (%T)  ditetapkan sebagai parameter pengujian dengan air destilata sebagai blanko.
Penetapan  kristanilitas  pati  dengan  difraksi  sinar-X (Zobel 1988)
Difraksi  sinar-X  (difraktometer  merk  Philips  Shi- madzu, Jepang monokromatik dengan radiasi kobalt, 31 kV, 26 mA), 4 detik dengan kecepatan kertas adalah dari 1  cm/menit.  Hasil  pengujian  ini  berupa  difraktogram berupa 2θ dari 4 sampai 30° yang dihasilkan dengan kece- patan scan adalah 1 °/menit.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Rendemen pati singkong
Proses ekstraksi pati singkong menghasilkan rende- men pati 25.49% dengan kadar air 12.47%. Hasil pene- litian Susilawati et al. (2008) menyatakan bahwa rende- men  pati  meningkat  dengan  bertambahnya  umur  panen hingga 10 bulan dengan kadarnya sebesar 18.94%. Hasil penelitian  yang  diperoleh  lebih  tinggi  dibandingkan dengan  literatur  dikarenakan  sifat  fisik  dan  kimia  pati sangat  dipengaruhi  oleh  faktor  genetik  serta  kondisi tempat tumbuh (Moorthy 2002).

## Kadar fosfor dan derajat subtitusi
Pati tapioka termodifikasi mengandung fosfor dalam kisaran  0.032-0.076%  lebih  tinggi  bila  dibandingkan dengan kontrol (0.029%) (Tabel 1). Lim dan Seib (1993) melaporkan  bahwa  berdasarkan  regulasi  pemerintah Amerika  Serikat  kadar  fosfor  maksimum  yang  diperbo- lehkan  dalam  modifikasi  pati  komersial  adalah  0.40%. Hasil penelitian ini larutan propilena oksida 8-12% yang dikombinasikan dengan campuran 2% STMP: 5% STPP memiliki  kadar  fosfor  <0.4%.  Penetapan  kadar  fosfor dapat  digunakan  untuk  memperlihatkan  terbentuknya jembatan fosfor pada molekul pati.
Nilai derajat substitusi (DS) yang paling tinggi ada- lah pati tapioka modifikasi gabungan perlakuan propilen oksida 10% dengan 2% STMP:5% STPP sebesar 0.004± 0.000%  dengan  kadar  fosfor  paling  tinggi  dalam  pene- litian ini yaitu 0.076±0.001%. Nilai DS yang dihasilkan pada  modifikasi  pati  singkong  lebih  kecil  dibandingkan dengan nilai DS pada modifikasi ganda pati garut hidrok- sipropilasi-ikat  silang  dengan  kisaran  sebesar  0.037- 0.261%,  akan  tetapi  nilai  tersebut  masih  dalam  kisaran
yang diperbolehkan oleh Food and Drug Administration (FDA),  yaitu  maksimal  7%  (Maulani et  al. 2013; Woggum et al. 2014). Derajat subtitusi (% grup hidroksil) menunjukkan  persentase  subsitusi  gugus  hidroksi  oleh gugus hidroksipropil pada rantai amilosa dan kadar fosfor dalam granula tersebut (Maulani et al . 2013). Salah satu fator  yang  memengaruhi  nilai  derajat  subtitusi  adalah jenis pati yang dimodifikasi. Pati dengan kadar amilopek- tin lebih tinggi memiliki kandungan fosfor lebih banyak sehingga menghasilkan nilai DS yang lebih besar (Passa- uer et al. 2010).
Tabel 1. Kandungan fosfor dan derajat subtitusi pati tapioka kontrol dan termodifikasi Perlakuan %P* DS* Kontrol 0.029±0.000 - P 8% + (STMP:STTP) 0.032±0.001 0.001±0.000 P 10% + (STMP:STTP) 0.076±0.001 0.004±0.000 P 12% + (STMP:STTP) 0.044±0.000 0.002±0.000
Keterangan:  Hasil  merupakan  standar  deviasi  dari  3  ulangan.  P (propilen oksida); DS= Dejarat substitusi

## Kadar air dan pH
Pada  Tabel  2,  kadar  air  pada  pati  tapioka  termodi- fikasi antara 7.82-8.19% dan nilai pH pati termodifikasi berada  pada  kisaran  7.04-7.26. Nilai  kadar  air  pati  ter- modifikasi ganda lebih rendah dibandingkan dengan nilai kadar air pati singkong termodifikasi biologi selama 72 jam yaitu sebesar 9.44%. Nilai pH pati singkong modifi- kasi  ganda  lebih  tinggi  dibandingkan pati  singkong  ter- modifikasi  biologi  sebesar  3.85-8.02  (Kartikasari et  al. 2016).
Proses  modifikasi  pada  pati  tapioka  menyebabkan adanya perubahan pH pati tapioka alami yang cenderung asam dari pH 5.6 menjadi pH netral cenderung naik men- jadi pH basa pada pati termodifikasi. Hal ini disebabkan adanya penambahan NaOH sampai pH 10.5 pada proses modifikasi ganda sebelum ditambahkan propilen oksida. pH  yang  tinggi  dibutuhkan  dalam  proses  hidroksipro- pilasi menggunakan propilen oksida karena akan memicu reaksi nukleofilik pada alkoxy anion yang akan menye- rang gugus epoksi propilen oksida. Hal ini menyebabkan adanya  konversi  pada  grup  hidroksil  polisakarida  pati menjadi gugus alkoksida (Fu et al. 2018).
Tabel 2. Kadar  air  dan  nilai  pH  pati  tapioka  kontrol  dan termodifikasi
Perlakuan Kadar Air (%bb) pH Kontrol 12.47 5.60 P 8% + (STMP:STTP) 7.82 7.04 P 10% + (STMP:STTP) 7.78 7.21 P 12% + (STMP:STTP) 8.19 7.26
Keterangan:  P  (propilen  oksida);  STMP:  (sodium  tri  meta  fosfat); STPP: (sodium tri poli fosfat)

## Bentuk granula pati
Granula  pati  tapioka  kontrol  maupun  yang  sudah termodifikasi  masih  memiliki  sifat birefringence -nya, yang  dapat  dilihat  pada  Gambar  1.  Pati  tapioka  hasil penelitian ini,  memiliki bentuk granula pati  yang  relatif seragam, yaitu bulat dan oval (Gambar 1, A-D).
A B
C
D E F
G H
Granula  pati  yang  diamati  pada  mikroskop  menun- jukkan  pola maltose  cross atau  dikenal  dengan  sifat birefringence . Hal tersebut dapat dilihat dari bias indeks refraksi  granula  pati  yang  berwarna  biru-kuning  yang dipengaruhi oleh struktur molekul amilosa yang terdapat di dalam pati (French 1984; Taggart 2004). Apabila pati mengalami  proses  pemanasan  dan  tergelatinisasi,  maka sifat birefringence akan hilang. Berdasarkan pengamatan dibawah  mikroskop,  dapat  dilihat  bahwa  pola maltose cross pati tapioka hasil penelitian masih nampak utuh. Berdasarkan hasil pengamatan menggunakan Scann- ing  Electron  Microscopy (SEM), granula  pati  tapioka pada penelitian ini terlihat tidak ada perubahan antara pati tapioka kontrol dengan termodifikasi. Proses modifikasi yang  dilakukan  tidak  merubah  bentuk  granula  pati (Gambar 1, E-H).
Profil  gelatinisasi  pati  tapioka  kontrol  dan  termo- difikasi
Hasil  penelitian  dengan  menggunakan  RVA,  profil gelatinisasi tapioka dapat dilihat pada Gambar 2 sedang- kan  datanya  disajikan  pada  Tabel  3.  Menurut  Chen (2003), pola gelatinisasi menunjukkan perubahan visko- sitas pati selama proses pengolahan pada suhu tinggi dan pada saat suhu diturunkan. Hal ini dapat digunakan seba- gai salah satu cara untuk memprediksi bagaimana karak- teristik fungsional pati dan aplikasi pati tersebut di dalam produk pangan secara optimal (Chen 2003).
Profil  gelatinisasi  pada  pati  tapioka  adalah  tipe  A dengan ciri puncak pasta yang cukup tinggi (peningkatan viskositas) dan kemudian viskositasnya menurun dengan cepat selama proses pemanasan. Jenis pati ini cenderung tidak tahan proses pemanasan dan pengadukan. Modifi- kasi  ganda  pada  pati  tapioka  ini  menyebabkan  pening- katan viskositas dan penurunan suhu gelatinisasi apabila dibandingkan dengan pati tapioka kontrol.
Gambar 2 menunjukkan bahwa gabungan modifikasi antara ikat silang dengan fosforilasi menyebabkan visko- sitas pati meningkat karena adanya reaksi jenis ikat silang antara  rantai  pati  yang  dapat  mempertahankan  kondisi granula  dari  kerusakan  selama  proses  pemanasan  dan
reaksi fosforilasi dapat menurunkan kecepatan kerusakan tersebut  (Deetae et  al .  2008).  Tabel  3  menunjukkan bahwa pada pH netral, modifikasi ganda pati tapioka ini sedikit menurunkan suhu gelatinisasi (<68 o C) dibanding- kan pati tapioka alami (68.5 o C). Hasil penelitian Maulani et al. (2019) menunjukkan modifikasi ganda hidroksipro- pilasi-ikat silang pada pati jagung putih dapat mengurangi suhu  gelatinisasi  dari  73.25 o C  (pati  kontrol)  menjadi 68.85 o C  (pati  modifikasi).  Pati  tapioka  hasil  modifikasi gabungan  ini,  mempunyai  viskositas breakdown yang lebih  rendah  yaitu  698-1530  cP  dibandingkan  dengan tapioka kontrol (4089 cP). Modifikasi ganda pati tapioka ini menyebabkan perubahan pada puncak viskositas yang lebih tinggi dan stabil terhadap terhadap pemanasan dan tidak  terpengaruh  oleh  proses  pengadukan.  Semakin rendah  nilai  viskositas breakdown ,  maka  pati  semakin tahan  proses  pemanasan,  pasta  pati  tidak  cepat  menga- lami pengenceran, sehingga pati dapat dijadikan sebagai bahan pengental.
Tabel 3. Profil  gelatinisasi  pati  tapioka  kontrol  dan  termo- difikasi
Parameter pH Netral Kontrol P 8% P 10% P 12% Waktu gelatinisasi (menit) 5.93 8.33 7.33 7.27 Suhu awal gelatinisasi ( o C) 68.5 67.3 66.65 65.2 Viskositas Puncak (cP) 5635 5735 5317 6593 Viskositas akhir setelah holding pada suhu 95 o C (cP) 1546 4979 4619 5063 Viskositas Breakdown (cP) 4089 756 698 1530 Viskositas akhir setelah holding pada suhu 50 C (cP) 2738 8178 8183 8199 Viskositas Setback (cP) 1192 3199 3564 3136
Keterangan:  P  (propilen  oksida);  STMP:  (sodium  tri  meta  fosfat); STPP: (sodium tri poli fosfat)
Gambar 1. Granula  pati  tapioka  di  bawah  mikroskop  polarisasi  (perbesaran  400x,  1  skala:10  µm)  dan  SEM.  Mikroskop polarisasi: (a) kontrol; (b) P 8%  + (STMP:STTP); (c) P 10% + (STMP:STTP); (d) P 12% + (STMP:STTP) SEM (750x); (e) control; (f) P 8% (STMP:STTP); (g) P 10% + (STMP:STTP); (h) P 12% + (STMP:STTP)
DOI: 10.29244/jmpi.2020.7.1.30 0 20 40 60 80 100 120 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 4 8 12 16 S uhu (° C) V is k osita s ( c P ) Waktu (Menit) Native 8% 10% 12% Temp(C) P 12% P 8% P 10% Kontrol
Gambar 2. Profil gelatinisasi pati tapioka kontrol dan termo- difikasi menggunakan RVA
Tabel 3 menunjukkan bahwa viskositas setback pati termodifikasi mempunyaii nilai yang lebih tinggi (3136- 3564 cP) dibanding pati tapioka kontrol (1192 cP), yang ditandai dengan viskositas akhir yang tinggi.

## Kejernihan pasta
Tabel 4 menunjukkan adanya penurunan nilai kejer- nihan pasta pada pati termodifikasi ganda (%T pada λ650 nm).  Terlihat  bahwa  peningkatan  konsentrasi  propilen oksida, dapat menurunkan nilai kejernihan pasta. Hal ini juga  terjadi  pada  hasil  penelitian  Wattanacant et  al . (2003),  pasta  pati  sagu  termodifikasi  mengalami  penu- runan kejernihan pasta sejalan dengan hasil penelitian ini.
Metode pengujian kejernihan pasta, pati dipanaskan sampai 95 o C kemudian suhu diturunkan sampai mencapai 25 o C.  Pemanasan  pada  sampel  pati  tapioka  kontrol menyebabkan terjadinya proses gelatinisasi dan ditandai dengan  pasta  yang  jernih  sebesar  46.35±0.494%.  Pasta pati tapioka yang mengalami modifikasi ganda memiliki nilai kejernihan pasta yang lebih rendah (10.30-17.55%) dengan  nilai  terendah  pada  pati  konsentrasi  propilen oksida  12%  yaitu  sebesar  10.30±0.282%.  Peningkatan konsentrasi  propilen  oksida  menyebabkan  penurunan nilai  kejernihan  pasta  pati.  Modifikasi  ganda  ini  dapat menyebabkan  terbentuknya  ikatan  kovalen  karena  ada- nya ikat silang pada pati sehingga menyebabkan kesulitan dalam  mengabsopsi  air.  Hal  ini  yang  mengakibatkan proses gelatinisasi pati tidak sempurna dan terjadi penu- runan kejernihan pasta (Shen et al. 2019).
Tabel 4. Pengaruh  konsentrasi  propilena  oksida  dan  cam- puran STMP:STPP terhadap kejernihan pasta pati tapioka  hasil  modifikasi  hidroksipropilasi  dan  ikat silang
Perlakuan Kejernihan Pasta (%T λ650 ) Kontrol 46.35±0.494 P 8% + (STMP:STTP) 17.55±0.070 P 10% + (STMP:STTP) 12.25±0.212
P 12% + (STMP:STTP)
10.30±0.282
Keterangan:  Hasil  merupakan  standar  deviasi  dari  3  ulangan. Keterangan:  P  (propilen  oksida);  STMP:  (sodium  tri  meta  fosfat); STPP: (sodium tri poli fosfat)

## Derajat kristalinitas dan pola difraksi sinar-X
Pengujian  dengan  menggunakan  difraksi  sinar-X memperlihatkan  bahwa  pati  tapioka  termasuk  ke  dalam pola  kristalin  Tipe  A  yang  tidak  mengalami  perubahan setelah  pati  mengalami  modifikasi  (Gambar  3).  Derajat kristalinitas  pati  tapioka  kontrol  (29.47%)  dan  termodi- fikasi sebesar 24.79-29.64%. Faridah (2011), penurunan derajat kristalinitas tersebut menggambarkan area daerah kristalin semakin berkurang. Berkurangnya area kristalin tersebut  dikarenaka  proses  modifikasi  dengan  propilen oksida dan STTP dan STMP selama 48 jam dapat menye- babkan terjadi perubahan pada struktur kristalin granula pati tapioka termodifikasi tersebut (Tabel 5).
Tabel 5. Derajat kristalinitas pati tapioka kontrol dan termo-
difikasi Perlakuan Tipe Kristalin Derajat Kristalinitas (%) Kontrol A 29.47 P 8% + (STMP:STTP) A 24.79 P 10% + (STMP:STTP) A 25.73
P 12% +
(STMP:STTP)
A
29.64
Gambar 3. Hasil  difraksi  sinar-X  pati  tapioka  kontrol  dan termodifikasi.  P  8%  +  (STMP:STTP);  P  10%  + (STMP:STTP); P 12% + (STMP:STTP)
Tabel 6. Perlakuan  terbaik  karakteristik  sifat  fisik dan kimia pati berdasarkan penambahan propilen oksida
Parameter Hasil Kadar fosfor dan derajat substitusi Kadar fosfor tertinggi diperoleh pada konsentrasi PO 10% sebesar 0.076% dengan derajat substitusi sebesar 0.004. Kemudian ketika konsentrasi PO meningkat menjadi 12%, kadar fosfor dan nilai DS berkurang Kadar air Kadar air terendah didapatkan pada konsentrasi PO sebesar 10% yaitu 7.78% Nilai pH Nilai pH tertinggi didapatkan pada saat konsentrasi PO yang ditambahkan sebesar 12% yaitu 7.26 Viskositas breakdown Nilai viskositas breakdown pada pH netral terendah didapatkan pada penambahan PO 10% sebesar 698 cP Viskositas seatback Nilai viskositas seatback pada pH netral tertinggi didapatkan pada penambahan PO 10% sebesar 3564 cP Kejernihan pasta Tingkat kejernihan pasta terendah didapatkan pada saat penambahan PO 12% yaitu sebesar 10.3%
Kontrol P 8 P 10 P 12
Berdasarkan  beberapa  sifat  fisik  dan  kimia  pati, masing-masing  konsententrasi  propilen  oksida  yang ditambahkan  memiliki  karakteristik  pati  sebagai  berikut (Tabel 6). Dapat disimpulkan bahwa pati singkong yang dimodifikasi ganda dengan penambahan propilen oksida sebesar  10%  dengan  campuran STMP  :  STTP  (2%:5%) memiliki karakteristik sifat fisik dan kimia yang terpilih.

## KESIMPULAN
Modifikasi gabungan antara hidrosipropilasi dengan taut silang pada pati tapioka dapat merubah karakteristik fisiknya yaitu dapat meningkatkan kadar fosfor sehingga dapat  meningkatkan  nilai  derajat  substitusinya  (DS), tidak  menyebabkan  perubahan  pada  morfologi  granula pati  dan  tipe  kristalinnya  (tipe  A)  serta  masih  memiliki sifat birefringencenya. Selain itu, modifikasi pati taioka ini dapat menurunkan persen kejernihan pasta, suhu gela- tinisasi pati,  nilai  viskositas breakdown dan  meningkat- kan viskositas puncak, viskositas pada 95 o C, serta visko- sitas akhir. Pati tapioka hasil modifikasi gabungan antara propilen  oksida  konsentrasi  10.00  dan  12.00%  dengan campuran  STMP:STTP  (2%:5%)  memiliki  memiliki karakteristik  ketahanan  terhadap  panas  dan  pengadukan lebih baik dibandingkan dengan pati tapioka kontrol.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada PT Indofood Sukses Makmur Tbk yang telah membiayai penelitian ini melalui Program Indofood Riset Nugraha (IRN).

## DAFTAR PUSTAKA
Atichokudomchai  N,  Shobsngob  S,  Varavinit  S.  2000. Morphological  properties  of  acid  modified  tapioka starch.  Starch/Starke  52(8-9):283-289.  DOI:  10.10 02/1521-379X(20009)52:8/9<283::AIDSTAR283> 3.0.CO;2-Q.
Aziz  A,  Daik  R,  Ghani  MA,  Daud  NIN,  Yamin  BM. 2004.  Hydroxypropylation  and  acetylation  of  sago starch. Malays J Chem 6: 048-054.
Beninca  C,  Demiate  IM,  Lacerda  LG,  Carvalho  Filho MAS,  Ionashiro  M,  Schnitzler  E.  2008.  Thermal behavior  of  corn  starch  granules  modified  by  acid treatment at 30 and 50ºC. Eclet. Quim 33(3): 13-18. DOI: 10.1590/S0100-46702008000300002.
Berski W, Ptaszek A, Ptaszek P, Ziobro R, Kowalski G, Grzesik  M,  Achremowicz  B.  2011.  Pasting  and rheological  properties  of  oat  starch  and  its derivatives. Carbohyd Polym 83(2): 665- 671. DOI: 10.1016/j.carbpol.2010.08.036.
Chen  Z.  2003.  Physicochemical  Properties  of  Sweet Potato  Starches  and  Theirapplication  in  Noodle Products.  [Tesis].  Wageningen  (Belanda),  Wageni- ngen University.
Deetae P, Shobsngob S, Varanyanond W, Chinachoti P,
Naivikul  O,  Varavinit  S.  2008. Preparation, pasting properties and freeze–thaw stability of dual modified crosslink-phosphorylated  rice  starch.  Carbohyd Polym  73:  351–358.  DOI:  10.1016/j.carbpol.2007. 12.004.
Faridah DN . 2011. Perubahan Karakteristik Kristalin Pati Garut  ( Marantha  arundinaceae L.)  dalam  Pengem- bangan  Pati  Resisten  Tipe  III.  [Disertasi].  Bogor: Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
French  D.  1984.  Organization  of  Starch  Granules.  Di dalam Whistler RL, BeMiller JN, Paschall EF, editor. Starch : Chemistry and Technology. New York (US), Academic Press, Inc.
Fu Z, Zhang L, Ren M-H, BeMiller JN. 2018. Develop- ments  in  hydroxypropilation  of  starch:  a  review. Starch-Starke  71(1-2).  DOI:  10.1002/star.20180 0167.
Greenwood CT, Muir DD, Whitcher HW. 1977. Hydro- xyethyl  starch  as  a  cryoprotective  agent  for  human red  blood  cells  the  relation  between  the  molecular properties  and  the  cryoprotective  effect.  Starch- Staerke  29:  343–349.  DOI:  10.1002/star.1977 0291005.
Haq  F,  Yu  H,  Wang  L,  Teng  L,  Haroon  M,  Khan  RU,
Mehmood S, Ul Amin B, Ullah RS, Khan A, Nazir A.  2019.  Advances  in  chemical  modifications  of starches and their applications. Carbohy Res 476: 12- 35. DOI: 10.1016/j.carres. 2019.02.007.
Hirsch  JB,  Kokini  JL.  2002.  Understanding  the  mecha- nism of crosslinking agents (POCl 3 , STMP, and EPI) through swelling behavior and pasting properties of cross-linked waxy maize starches. Cereal Chem 79: 102–107. DOI: 10.1094/CCHEM. 2002.79.1.102.
Kartikasari  SN,  Sari P,  Subagio  M.  2016.  Karakterisasi sifat kimia, profil amilogravi (RVA) dan morofologi granula  (SEM)  pati  singkong  termodifikasi  secara biologi. J Agroteknologi 10(1): 12-24.
Lim S, Seib PA. 1993. Preparation and pasting properties of  wheat  and  waxy  corn  starch  phosphates.  Cereal Chem 70: 137-144.
Lingga PB, Sarwono F, Rahadi PC, Raharja JJ, Afistini, Rini W, Apriadi WH. 1986. Bertanam Umbi-umbian. Jakarta (ID), Penebar Swadaya.
Matos ME, Pérez E. 2003. Characterization of native and modified cassava starches I. Ultrastructural study by scanning electron microscopy and X-ray diffraction techniques. Cereal Food World 48: 78-81.
Maulani RR, Fardiaz D, Kusnandar F, Sunarti TC. 2013. Characterization of chemical and physical properties of  hydroxypropylated  and  cross-linked  arrowroot (Marantha arundinacea) starch. Int J Eng 45(3): 207- 221. DOI: 10.5614/j.eng.technol.sci.2013.45.3.1.
Maulani  RR,  Hidayat  A, Husyari  UD. 2019.  Functional properties  of  dual  modified white  corn  starch.  Int  J Recent Technol Eng 7(6S5): 1624-1628.
Moin A, Ali MT, Hasnain A. 2017. Characterization and utilization  of  hydroxypropylated  rice  starches  for improving  textural  and  storage  properties  of  rice puddings.  Int  J  Biol  Macromol  105(1):  843-851. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2017.07.109.
Moorthy  SN.  2002.  Physicochemical  and  functional properties  of  tropical  tuber  starches:  A  review. Starch/Stärke  54:  559-592.  DOI:  10.1002/1521- 379X(200212)54:12<559::AID-STAR2222559>3.0. CO;2-F.
Neelam K, Vijay S, Lalit S. 2012. Various techniques for the modification of starch and the applications of its derivates. Int Res J Pharm 3(5): 25-31.
Passauer  L,  Bender  H,  Fischer  S.  2010.  Synthesis  and characterization  of  starch  phospates.  Carbohyd Polym  82:  809-814.  DOI:  10.1016/j.carbpol.2010. 05.050.
Pomeranz Y. 1991. Functional Properties of food Compo- nents (2nded). New York, Academic Press, Inc.
Senanayake S, Gunaratne A, Ranaweera KKDS, Bamu- nuarachchi  A.  2014.  Effect  of  hydroxypropy-lation on  functional  properties  of  different  cultivars  of sweet potato starch in Sri Lanka. Int J Food Sci 2014: 148982. DOI: 10.1155/2014/148982.
Shen Y, Zhang N, Xu Y, Huang J, Yuan M, Wu D. 2019. Physicochemical  properties  of  hydroxypropylated and cross-linked rice starches differential in amylose content. Macromeleculers 128: 775-781. DOI: 10.10 16/j.ijbiomac.2019.01.194.
Srichuwong S. 2006. Starch from Different Plant Origins: from Structure to Physicochemical Properties [Diser- tasi]. Jepang: Tsu Mie University.
Susilawati, Nurdjanah S, Putri S. 2008. Karakteristik sifat fisik dan kimia ubi kayu ( Manihot esculenta ) berda- sarkan lokasi penanaman dan umur panen berbeda. J Tek Ind Hasil Pert 13(2): 59-72.
Taggart P. 2004. Starch as an ingredient: manufacture and applications.  Eliasson  AC,  editor.  Starch  in  food. Struc-ture,  function,  and  application.  Cambridge (GB),  Woodhead  Publishing:  363-392.  DOI:  10.15 33/9781855739093.3.363
Wattanacant S, Muhammad SKS, Hasyim DM, Rahman RA.  2002.  Characterization  of  hydroxypropylated crosslinked sago  starch as  compared to  commercial modified  starches.  Songklanakarin  J  Sci  Technol 24(3): 439-450.
Wattanachant  S,  Muhammad  K,  Hashim  DM,  Rahman RA. 2003. Effect of crosslinking reagents and hydro- xylpropylation  levels  on  dual-modified  sago  starch properties. J Food Chem 80:463-471. DOI: 10.1016/ S0308-8146(02)00314-X.
Woggum T, Sirivongpaisal P, Wittaya T. 2014. Properties and characteristics of dual-modified rice starch based biodegradable  films.  Int  J  Biol  Macromol  67:  490- 502. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2014.03.029.
Wurzburg OB. 1989. Modified Starches: Properties and Uses, 4th Printing, Boca Raton (FL), CRC Press.
Zobel  H.  1988.  Molecules  to  granules:  A  compressive starch  review.  Starch/Starke  40:  44-50.  DOI:  10. 1002/star.19880400203.
JMP-04-20-07-Naskah  diterima  untuk  ditelaah  pada  01  Maret  2020.  Revisi makalah  disetujui  untuk  dipublikasi  pada  15  April  2020.  Versi  Online: http://journal.ipb.ac.id/index.php/jmpi